铅化合物在双基推进剂燃烧过程的作用机理

本文提出了铅化合物催化双基推进剂燃烧的反应历程。充分说明这类化合物是最终通过提高燃烧表面处嘶嘶区温度梯度提高燃速的。本文还提出了“铅化合物有通过增加燃烧表面上碳质物量增加燃速的一面,还有通过减少碳质物抑制燃速增加的一面”这一新的论点及抑制碳质物增加的反应并阐明了压力对这种抑制能力的影响。最后根据本文提出的作用机理及传热原理圆满解释了超速、平平和/或麦撒效应。     

碳单元的结构特征和双基型推进剂的燃速温度系数(物理模型Ⅱ)

分析了碳单元的结构特征,推论出双基和改性双基推进剂的分解温度、表面温度不随压力和初温而改变,以及碳单元顶端温度相对稳定.依此讨论了燃速温度系数及其规律.     

白刚玉对微烟推进剂燃烧性能的影响

微烟推进剂不能含有铝粉,故必须加入其他燃烧稳定剂来抑制不稳定燃烧。本文提出了燃烧稳定剂选择的关键性指标——粒度及粒度分布的可控性,认为磨料微粉白刚玉(Al_2O_3)是微烟推进剂比较合适的燃烧稳定剂新品种,进而研究了白刚玉粒度、含量对推进剂燃速、压强指数和燃烧稳定性影响的规律性,探讨了燃烧前后白刚玉粒度变化的趋势,并由实测火焰结构证实,该推进剂与双基推进剂火焰结构相似,从而为该类推进剂选择催化剂提供了理论依据.     

超级铝热剂对双基推进剂燃烧性能的影响

为了考察超级铝热剂对双基推进剂燃烧性能的催化效果,采用超声分散复合法制备了铝热剂Al/PbO、Al/CuO和Al/Bi2O3,利用螺压工艺制备了含超级铝热剂的推进剂样品,研究了超级铝热剂对双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,超级铝热剂对双基推进剂的燃烧具有良好的催化作用,能显著提高双基推进剂的燃速,但对推进剂压力指数的改善并不明显;纳米级超级铝热剂的改善效果明显优于微米级超级铝热剂;超级铝热剂对双基推进剂催化作用的大小顺序为Al/PbO>Al/Bi2O3>Al/CuO。     

硝酸羟铵基单元推进剂小推力室的性能和寿命试验

由硝酸羟铵(HAN)、甘氨酸和水组成的单元推进剂对环境无害。采用这种新型推进剂进行了火箭发动机试验,以测定小推力(4.5～9.0N.推力级别)催化分解推力室的性能和寿命特性.研制硝酸羟铵基推进剂长寿命催化反应室,是对当前单元推进剂技术的挑战。硝酸羟铵与燃料配混燃烧后产生的燃气,分子量比较高,需要把燃烧室温度限定在目前催化剂耐高温性能范围内,以便将发动机比冲保持在能够接受的水平。硝酸羟铵与燃料配混燃烧后产生相当多的水蒸汽,使工作环境更加恶劣。传统的贵金属催化剂在这种高温水蒸汽环境中,表面积和活化金属都有所损耗。通过发动机性能试验和寿命试验,本文讨论了目前硝酸羟铵推进剂推力室研制过程,推力室设计和催化剂选择方案。     

三种碳物质对RDX-CMDB推进剂热分解的影响

利用压力ＤＳＣ研究了７ＭＰａ时Ｃ６０、富勒烯烟炱（ＦＳ）和炭黑（ＣＢ）对催化的ＲＤＸ－ＣＭＤＢ推进剂热分解特性的影响。结果表明：使推进剂表现分解热愈大的碳物质，则导致推进剂的燃速愈高。和参比推进剂相比，含ＦＳ的推进剂表现分解热大，故燃速也高，增速作用亦大。不同碳物质导致推进剂表观分解热增加率的大小顺序为：ＦＳ〉ＣＢ〉Ｃ６０。     

含催化剂RDX—CMDB推进剂燃料机理研究

利用常压ＤＳＣ及ＴＧ／ＤＴＧ，高压ＤＳＣ，单幅照相和燃烧波温度分布测试技术对含ＲＤＸ的复合改性双基推进剂含和不含催化剂时的燃烧机理了研究，得到了该种推进剂在热分解和燃烧方面的一些重要结果。     

少烟复合改性双基推进剂燃烧性能研究

采用外加燃速催化剂的方式,通过淤浆浇注工艺制备了13个少烟CMDB推进剂配方的样品。研究了芳香酸铅-铜盐,芳香酸铅-铜盐-碳黑以及PbCO_3-过渡金属氧化物-碳黑对燃烧性能的影响。在8～10MPa的压强变化范围内,加入4％芳香酸铅-铜盐和芳香酸铅-铜盐-碳黑,能够普遍提高基础配方的燃速,尤其后者的催化效果最为明显。随着压强的增高,催化剂的作用逐渐减弱。用4％PEG代替部分NC和用HDI代替TDI,与NC为单一粘合剂的基础配方对比,在8～12MPa压强区间内,PbCO_3-过渡金属氧化物-碳黑三元催化剂明显地降低了CMDB推进剂的燃速。同时观察到当有TDI存在时,加入1.5％的邻氨基苯甲酸铅,药浆适用期明显缩短。     

含能增塑剂PDADN合成及性能研究

介绍了一种新型含能的叠氮类增塑剂ＰＤＡＤＮ合成、结构及物理化学性质，系列热分析实验表明，它有利于双基组分及黑索今的热分解，指出它在改性双基推进剂中将可改善燃烧性能。     

奥克托金复合改性双基推进剂的燃烧特性

研究了奥克托金复合改性双基推进剂的燃烧波结构,测定了燃速与HMX含量的关系。在HMX含量低于50%时,燃速随HMX含量的增加而降低;在HMX含量高于50%时,燃速随HMX含量的增加而增大。在HMX含量低的区域内,燃速主要受气相反应速率控制,HMX的加入使暗区反应速率增大,嘶嘶区的反应速率降低,气相反馈给燃烧表面的热量减少。在HMX含量高的区域内,燃速主要受凝聚相反应速率控制,燃烧表面的反应热随着HMX含量的增加而增加。     

含催化剂RDX-CMDB推进剂燃烧机理研究

利用常压DSC及TG/DTG,高压DSC,单幅照相和燃烧波温度分布测试技术对含RDX的复合改性双基推进剂(RDX-CMDB)含和不含催化剂时的燃烧机理进行了研究,得到了该种推进剂在热分解和燃烧方面的一些重要结果.     

RP-1/GO_2/GH_2三组元推进剂的燃烧性能

本文采用试验方法评估了火箭发动机燃烧室内 RP—1/GO_2燃烧时喷入气氢所产生的燃烧性能和稳定性。三组元、涡流同轴式单喷注单元安装在25.4mm 的六角形横截面的散热燃烧室内。模块化的喷注器能够控制动量比及随后的推进剂雾化和混合。在不同的混合比、喷射速度和室压下,完成了84次试验,其中部分试验加入了总燃料质量的10%的氢。记录了燃烧性能(C)、燃烧效率(ηc)和高频动态室压。在 RP—/O_2燃烧场中喷入10%的氢可以提高效率、改善稳定性并降低固态碳,火箭燃烧室热点火试验结果表明,在类似的工况下燃烧效率平均从92%增加到97%,燃烧室内的高频压力测量指出声学强度显著下降,总声学功率降低了9倍,在燃烧室一阶纵向频率处平均功率谱密度(PSD)从1.10降至0.15(psi—rms~2/Hz)。除了这些结果以外,加入氢后,积累在室壁上和排气羽流中的固态碳大大减少。这些结果与喷注器类型、氢的喷注位置和喷注动量的关系表明,加入氢将使 RP—/O_2的喷注动力学过程发生变化。     

高氯酸铵/硝胺复合推进剂中主氧化剂地位的确定

本文提出了高氯酸铵/硝胺复合推进剂在燃烧性能方面存在主氧化剂的概念,并利用建立的燃烧模型,从氧化剂燃烧单元对燃面能量的贡献,扩散距离的不同求解方法对燃速和压力指数计算结果的影响,以及硝胺含量与推进剂压力指数的关系三个方面探讨了确定主氧化剂的方法。经过分析,得知主氧化剂对推进剂燃烧性能起着重要影响,因此,调节高氯酸铵/硝胺推进剂燃烧性能的方法与调节只含主氧化剂推进剂燃烧性能的各种方法相同。     

含催化剂RDXCMDB推进剂燃烧机理研究

利用常压ＤＳＣ及ＴＧ／ＤＴＧ，高压ＤＳＣ，单幅照相和燃烧波温度分布测试技术对含ＲＤＸ的复合改性双基推进剂（ＲＤＸＣＭＤＢ）含和不含催化剂时的燃烧机理进行了研究，得到了该种推进剂在热分解和燃烧方面的一些重要结果。     

炭黑对低燃温双基平台推进剂燃烧性能的影响

研究了炭黑对低燃温双基平台推进剂燃烧性能的影响。指出随着炭黑含量的增加，推进剂燃速也增加，平台或麦撒燃烧区向高压移动；但当炭黑达到某一含量后，炭黑含量再增加，燃速反而下降，平台燃烧区消失。对此现象作了理论解释，并用二次多项式拟合出炭黑含理与燃速的关系。     

HMX的燃烧模型与燃烧化学

本文根据Ben Reuven和Caveny的工作,给出了HMX的燃烧模型。提出了两种燃烧化学以供选择。为了求得凝聚相和复杂程度不等的三种气相模型收敛解,作了若干简化假设。根据本文的计算结果断定,HMX的燃烧过程是由气相分解反应控制的;单纯使用催化法,难于大幅度提高燃速。为了计算方便,可以在守恒方程中不计质量扩散,但除了个别场合,一般来说,能量扩散不能忽略。     

催化剂在含PDADN推进剂中的作用探讨

通过多种实验测试手段，对催化的ＰＤＡＤＮ推进剂燃烧性能进行了研究，如燃烧特性、热分解、燃烧波温度分布、熄火样品表面的物化结构等。结果表明，催化剂可改善ＰＤＡＤＮ推进剂的燃烧性能。     

ZrO2对双基推进剂燃烧的催化作用研究

研究了ZrO2对含催化剂螺压双基推进剂燃烧性能的影响,并结合推进剂稳态燃烧火焰照片、熄火表面、燃烧区温度波分布等测试结果对其作用机理进行了探索研究。结果表明,采用ZrO2替代部分铅铜催化剂,可提高推进剂的燃速,并实现较高压力的燃烧平台,从而降低有毒有污染的铅类催化剂用量;ZrO2可能在推进剂燃面上吸附醛类、NO2、NO和CO等燃烧中间产物,在为铅铜催化剂提供催化条件的同时,又能抑制其熔融分解产物如PbO和CuO的团聚,从而提高铅铜催化剂的催化燃烧效果,且ZrO2粒度越小,该作用效果越显著。     

球烯在RDX—CMDB推进剂中作用初探

将球烯引入ＲＤＸ－ＣＭＤＢ推进剂中，通过燃速测试和热分析试验发现，在保持压强指数不变的前提下，含球烯推进剂可使燃烧提高约４ｍｍ／ｓ。同时指出球烯很可能是固体推进剂良好的催化载体；它对于改善固体推进剂的其它多种性能可能都具有潜在的优越性。     

HMX推进剂燃速的温度敏感性

为了阐明双基推进剂基体内HMX粒子的作用,研究了HMX基复合改性双基推进剂燃速的温度敏感性。虽然单位质量推进剂中包含的能量随着HMX重量分数ξ的增加而提高。但是,当ξ<～0.5时,燃速随着ξ的增加而下降。然而,当ξ>～0.5时,燃速又随着ξ而提高。换句话说,在定压下,ξ≌0.5时,燃速为最小值。温度敏感系数随着ξ上升而单调地下降。测试结果表明,当ξ上升时,嘶嘶区的反应速率单调下降,燃烧表面的反应热单调地增加。HMX—CMDB推进剂的这种燃烧模式证明了实测的燃速和温度敏感特性。